一種亞鐵空氣氧化反應催化劑的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種亞鐵空氣氧化反應催化劑，以重量份為計，包括：亞硝酸鹽10～30份、可溶性銅鹽10～20份、氧化性強酸2～10份、銅絡合劑8～20份、銅離子穩定劑2～8份、防霉劑0.3～0.8份、去離子水32～49份。該催化劑中的各組分能夠同時與三價鐵離子和氧分子發生作用，降低了反應過程的活化能，從而大幅度提高三價鐵氧化反應的速度，縮短氧化反應時間。
【專利說明】一種亞鐵空氣氧化反應催化劑
【技術領域】
[0001]本發明涉及含有高含量亞鐵離子的廢水處理劑，更具體地說，涉及一種亞鐵空氣氧化反應催化劑。
【背景技術】
[0002]鋼板或其它鋼鐵組件在酸洗時，產生含有大量亞鐵離子和三價鐵離子的廢水，該廢水除被部分利用制造聚鐵產品或制造氧化鐵粉，大部分的廢水因不能被利用而必須進行中和沉淀處理。
[0003]酸洗廢水在被中和時，水溶液的PH超過8亞鐵離子才開始產生沉淀，完全沉淀的PH值約為11左右。三價鐵離子在PH超過3.5時，開始有沉淀，完全沉淀的PH為6。亞鐵離子沉淀的PH區間遠高于三價鐵離子區間，同時處理的難度較大。
[0004]如在處理酸洗廢水時，將廢水的PH調到11多，雖可以使亞鐵離子沉淀，但中和劑的浪費嚴重，而且該股廢水沉淀后還需用酸調至中性，浪費嚴重。而且亞鐵是兩性金屬離子，在高PH值會溶解，導致鐵離子超標。
[0005]如在酸洗廢水經中和后PH為8—9時，三價鐵離子沉淀，但廢水中亞鐵離子未完全沉淀，廢水在后續處理時亞鐵被空氣中氧氣逐步氧化成三價鐵離子，廢水逐步顯棕色，不僅鐵離子超標，感官感覺較差。
[0006]此外，亞鐵離子即使形成氫氧化亞鐵沉淀，但其沉淀疏松和破碎，導致其在后續的沉淀池中難于沉淀，導致沉淀池出水中鐵離子超標。
[0007]因此，當酸洗廢水中含有大量亞鐵離子，用中和沉淀法處理時，廢水處理后很難達標排放。只有將亞鐵離子大部分氧化成三價鐵離子后進行中和沉淀，才能確保酸洗廢水處理后達標排放。
[0008]現有在酸洗廢水中亞鐵氧化成三價鐵離子的現有方法分為:氧化劑氧化和空氣氧化。氧化劑氧化的成本很高，在酸洗廢水處理中應用該法是不現實的。用空氣氧化酸洗廢水中亞鐵離子，該方法成本較低，但時間太長，一般完全氧化需要數小時，酸洗廢水在中和池中停留時間不可能達到數小時。因此研發一種加快亞鐵空氣氧化反應速度的催化劑是十分必要的，該產品加快亞鐵氧化成三價鐵離子的速度，縮短氧化反應時間，使在酸洗廢水處理工藝中亞鐵離子空氣氧化反應成三價鐵離子的方法具有可行性。
【發明內容】
[0009]針對現有技術中存在的上述缺點，本發明的目的是提供一種亞鐵空氣氧化反應催化劑，能夠在酸洗廢水處理工藝中加快亞鐵氧化成三價鐵離子的速度。
[0010]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0011]該鐵空氣氧化反應催化劑，以重量份為計，包括:亞硝酸鹽10?30份、可溶性銅鹽10?20份、氧化性強酸2?10份、銅絡合劑8?20份、銅離子穩定劑2?8份、防霉劑0.3?0.8份、去尚子水32?49份。[0012]所述的亞硝酸鹽為亞硝酸鈉或亞硝酸鉀。
[0013]所述的可溶性銅鹽為硫酸銅、氯化銅、硝酸銅或上述銅鹽的絡合物。
[0014]所述的氧化性強酸為硝酸。
[0015]所述的銅絡合劑為酒石酸、檸檬酸、EDTA或氫氰酸鈉。
[0016]所述的銅離子穩定劑為二乙烯三胺或羥基亞乙基二膦酸。
[0017]所述的防霉劑為雙氧水。
[0018]在上述技術方案中，本發明的亞鐵空氣氧化反應催化劑，以重量份為計，包括:亞硝酸鹽10?30份、可溶性銅鹽10?20份、氧化性強酸2?10份、銅絡合劑8?20份、銅離子穩定劑2?8份、防霉劑0.3?0.8份、去離子水32?49份。該催化劑中的各組分能夠同時與三價鐵離子和氧分子發生作用，降低了反應過程的活化能，從而大幅度提高三價鐵氧化反應的速度，縮短氧化反應時間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的各實施例的試驗參數對比表。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例進一步說明本發明的技術方案。
[0021]本發明的亞鐵氧化反應催化劑，其包括下述重量份的組分:亞硝酸鹽(例如但不限于亞硝酸鈉或亞硝酸鉀等)10?30份、可溶性銅鹽(例如但不限于硫酸銅、氯化銅、硝酸銅或上述銅鹽的絡合物)10?20份、氧化性強酸(例如但不限于硝酸等)2?10份、銅絡合劑(例如但不限于酒石酸、檸檬酸、EDTA或氫氰酸鈉等)8?20份、銅離子穩定劑(例如但不限于二乙烯三胺或羥基亞乙基二膦酸等)2?8份、防霉劑0.3?0.8份、去離子水32?49份。
[0022]在上述組分中，通過使用性能優良的亞硝酸鹽、可溶性銅鹽、強氧化性酸或銅離子絡合劑等復配，可產生優良的協同效應，具有優越的亞鐵離子氧化反應催化性能。在上述組分中包含了亞硝酸離子，該離子內含有可變價的氮元素，亞硝酸離子與亞鐵離子形成中間產物，利于亞鐵離子氧化。上述組分中還包含銅離子，銅離子可在一價和二價間變化，可以降低氧分子分開變成氧原子的活化能，提高氧化反應速度，其它成分為輔助組分。
[0023]亞硝酸鹽是一種優良的亞鐵離子氧化反應催化劑，在用亞鐵鹽制造聚鐵的過程中應用硝酸鹽作為催化劑，但該反應條件為高溫和高壓，在酸洗廢水處理過程中不可能使用該反應條件。高溫高壓的主要作用是增加水中氧氣溶解度和有利于氧氣分離為氧原子。
[0024]在水溶液中的亞鐵離子被空氣氧化過程中，氧氣分子分離成氧原子是整個反應過程的控制步驟。因為氧分子分離成氧原子的活化能很高，常溫下分離速度很慢。
[0025]由于含有可溶性銅鹽，并有銅絡合劑與之配合，銅離子可在正一價和正二價間變動，具有變價的銅離子與氧氣結合成中間體，可大幅度降低氧氣分離成氧原子的活化能，大幅度提高亞鐵離子被空氣中氧氣氧化的速度。
[0026]上述組分中還包括了氧化性酸、銅離子穩定劑和防霉劑，以上成份主要起輔助作用，可以根據現場需求添加。氧化性酸可以使本專利產品保持穩定，如使用氧化性酸，還可以參與亞鐵離子的氧化反應。銅離子穩定劑主要與銅離子發生絡合反應，使一價銅離子可以穩定存在，并避免銅離子被沉降或被活性金屬置換。并提高銅離子的催化效率。防霉劑可選用雙氧水，其作用為抑制水中的微生物并具有一定的氧化性。去離子水即為脫鹽水，主要作用為溶解藥劑。
[0027]實施例1
[0028]亞鐵氧化反應催化劑的配制(以重量計):將20份亞硝酸鈉，15份硫酸銅，5份硝酸，15份檸檬酸，5份羥基亞乙基二膦酸，0.5份左右的防霉劑，39.5份去離子水分別加入IOOOml的燒杯中，攪拌均勻即得到所需的催化劑。
[0029]試驗用水的配制:稱取4.536克氯化亞鐵，溶于IOOOml去離子水中，用鹽酸將該水調節至PH為1.0,即得模擬酸洗廢水。將該水用石灰乳中和至PH值5— 6，即得試驗用水，模擬現場酸性廢水工況。
[0030]試驗過程:采用空氣氧化法氧化亞鐵,在試驗用水中加入200ml亞鐵氧化反應催化劑，往燒杯中充分曝氣并攪拌，每個15分鐘取樣分析其中的亞鐵離子含量。
[0031]實施例2
[0032]亞鐵氧化反應催化劑的配制(以重量計):將25份亞硝酸鉀，15份氯化銅、3份硝酸，15份檸檬酸、5份羥基亞乙基二膦酸，0.5份左右的防霉劑，36.5份去離子水分別加入IOOOml的燒杯中，攪拌均勻即得到所需的催化劑。
[0033]試驗用水和試驗過程參照實施例1。
[0034]實施例3
[0035]亞鐵氧化反應催化劑的配制(以重量計):將25份亞硝酸鈉，15份硝酸銅、4份硝酸、15份酒石酸、4份二乙烯三胺五亞甲基膦酸，0.5份左右的防霉劑，36.5份去離子水分別加入IOOOml的燒杯中，攪拌均勻即得到所需的催化劑。
[0036]試驗用水和試驗過程參照實施例1。
[0037]實施例4
[0038]亞鐵氧化反應催化劑的配制(以重量計):將20份亞硝酸鈉，15份硝酸銅、5份硝酸、10份EDTA、4份二乙烯三胺五亞甲基膦酸，0.5份左右的防霉劑，45.5份去離子水分別加入IOOOml的燒杯中，攪拌均勻即得到所需的催化劑。
[0039]試驗用水和試驗過程參照實施例1。
[0040]實施例5
[0041]亞鐵氧化反應催化劑的配制(以重量計):將20份亞硝酸鈉，15份硝酸銅、5份硝酸、10份氫氰酸鈉、4份二乙烯三胺五亞甲基膦酸，0.5份左右的防霉劑，45.5份去離子水分別加入IOOOml的燒杯中，攪拌均勻即得到所需的催化劑。
[0042]試驗用水和試驗過程參照實施例1。
[0043]參照試驗
[0044]試驗用水和試驗過程參照實施例1。不加入亞鐵氧化反應催化劑，采用空氣氧化法氧化亞鐵。
[0045]試驗結果:
[0046]各實施例中不同反應時間后，試驗水中的亞鐵離子含量見圖1所示，
[0047]從圖1中可以得到:參照試驗未加入本發明的亞鐵氧化反應催化劑，在空氣曝氣I小時后亞鐵氧化率不到50%，兩小時后的氧化率不到75%，氧化反應速度較慢，在酸洗廢水處理過程如此慢的氧化反應速度使中和后溶液中亞鐵離子較多，且生產的沉淀疏松，不易沉降，沉淀池出水混濁，處理后酸洗廢水中因鐵離子超標而難于達標排放。
[0048]而實施例1到實施例5的試驗中，因加入本發明的亞鐵離子空氣氧化催化劑，氧化速度大幅加快，空氣曝氣15分鐘后亞鐵氧化率接近50%，45分鐘后亞鐵氧化率接近75%，一般而言酸洗廢水中大部分亞鐵離子氧化后，雖仍有少量亞鐵離子，但由于大量三價鐵離子形成的氫氧化鐵的架橋作用，可以與少量氫氧化亞鐵一起形成較密實的沉淀，沉淀池上清液清澈，處理后的酸洗廢水達標排放。
[0049]綜上所述，采用本發明的亞鐵離子空氣氧化催化劑，能使中性或弱酸性廢水中亞鐵離子被空氣快速氧化成三價鐵離子，從而有利于廢水后續處理，提高廢水處理效果。
[0050]本【技術領域】中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，而并非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發明的權利要求書范圍內。
【權利要求】
1.一種亞鐵空氣氧化反應催化劑，其特征在于: 以重量份為計，包括:亞硝酸鹽10?30份、可溶性銅鹽10?20份、氧化性強酸2?10份、銅絡合劑8?20份、銅離子穩定劑2?8份、防霉劑0.3?0.8份、去離子水32?49份。
2.如權利要求1所述的亞鐵空氣氧化反應催化劑，其特征在于: 所述的亞硝酸鹽為亞硝酸鈉或亞硝酸鉀。
3.如權利要求1所述的亞鐵空氣氧化反應催化劑，其特征在于: 所述的可溶性銅鹽為硫酸銅、氯化銅、硝酸銅或上述銅鹽的絡合物。
4.如權利要求1所述的亞鐵空氣氧化反應催化劑，其特征在于: 所述的氧化性強酸為硝酸。
5.如權利要求1所述的亞鐵空氣氧化反應催化劑，其特征在于: 所述的銅絡合劑為酒石酸、檸檬酸、EDTA或氫氰酸鈉。
6.如權利要求1所述的亞鐵空氣氧化反應催化劑，其特征在于: 所述的銅離子穩定劑為二乙烯三胺或羥基亞乙基二膦酸。
7.如權利要求1所述的亞鐵空氣氧化反應催化劑，其特征在于: 所述的防霉劑為雙氧水。
【文檔編號】B01J31/30GK103816938SQ201210466395
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年11月19日 優先權日:2012年11月19日
【發明者】李宏, 朱誠, 鐘銘, 黃振藝 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司